In een nieuw proof-of-concept-onderzoek verrijkten de wetenschappers een bestaande bladsensor met de mogelijkheid om tegelijkertijd zowel de bladdikte als de elektrische capaciteit van de bladeren te meten. De elektrische capaciteit staat voor het opslaan van elektrische lading. Op basis van deze metingen wordt duidelijk of een plant uitgedroogd of voldoende gehydrateerd is.
De wetenschappers testten de sensor op tomatenplanten die groeien in een gecontroleerde omgeving. Naarmate de grond waarin de planten groeide, uitdroogde, gaf de bladsensor aan dat ook het vochtgehalte in de plant afnam. Door de impact van een afnemende watertoevoer op de bladdikte en de elektrische capaciteit van een blad te meten, waren de onderzoekers in staat om een algoritme te ontwikkelen. Dit algoritme voorspelt wanneer planten ‘dorstig’ worden.
Waterstatus van de plant
“Bladdikte is als een ballon – een blad zwelt op bij hydratatie en krimpt bij waterstress of dehydratatie”, zegt hoofdonderzoeker Amin Afzal in een persbericht. Het mechanisme achter de relatie tussen de elektrische capaciteit van een blad en de waterstatus is volgens hem echter complex.
“Simpel gezegd verandert de elektrische capaciteit van een blad als reactie op variatie in de waterstatus van de plant en het omgevingslicht”, legt Afzal uit. “Zo geeft de analyse van bladdikte en capaciteitsvariaties de waterstatus van een plant aan – goed gehydrateerd versus gestrest.”
Efficiënt watergebruik
Afzal denkt dat de sensor de informatie over de waterstatus van een plant kan doorgeven aan een irrigatiesysteem, wat de watergift een stuk efficiënter kan maken. Collega Sjoerd Duiker is het daarmee eens en ziet kansen voor de sensor: “Waterschaarste is reeds een groot geopolitiek probleem, waarbij de landbouw verantwoordelijk is voor 70 procent van het zoetwatergebruik in de wereld. Verbeteringen op het gebied van efficiënt watergebruik zijn dan ook essentieel.”
Het onderzoek werd gepubliceerd in het wetenschappelijke blad Transactions of the American Society of Agricultural and Biological Engineers. Afzal werkt ondertussen aan vervolgonderzoek, waarbij hij een algoritme ontwikkelt om de bladdikte en variaties in capaciteit nog verder te vertalen naar betekenisvolle informatie over de plant.
Bron: Penn State University | Foto: Penn State University
